天然氣井口增壓開采工藝研究

何宇 曾偉 何天寶 段雨安

1. 中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南油氣田公司蜀南氣礦 四川 瀘州 646099

2. 西安杰源石油工程有限公司 陜西 西安 710000

天然氣井口增壓開采工藝，有效地解決了氣井?dāng)y液能力差、開采效率低等一系列問題[1]，保障了天然氣資源順利開采、穩(wěn)定供應(yīng)。結(jié)合實(shí)際研究結(jié)果來(lái)看，天然氣井口增壓開采工藝能有效改善某天然氣田A、B、C、D等4口氣井的單井井口增壓生產(chǎn)效果，具有十分可觀的應(yīng)用價(jià)值。

1 天然氣井口增壓開采工藝研究

1.1 天然氣井口增壓開采工藝介紹

天然氣井口增壓開采工藝是天然氣開采過程中常用的技術(shù)手段，其主要是利用壓縮機(jī)對(duì)井口位置進(jìn)行抽吸，達(dá)到降低井內(nèi)壓力、克服采氣管線輸送壓差的目標(biāo)，能夠在一定程度上控制天然氣井口生產(chǎn)壓力，從而提升天然氣氣井生產(chǎn)瞬時(shí)流量，使氣井的攜液能力得到優(yōu)化，保證天然氣開采效果。在天然氣井口增壓開采過程中，井口增壓壓縮機(jī)扮演著極為重要的角色，CM型單井增壓壓縮機(jī)機(jī)組是目前比較常見的天然氣井口增壓壓縮機(jī)之一，屬于整機(jī)撬裝式設(shè)備，其主機(jī)和電機(jī)固定在底座上，其他配件則安裝在底座適當(dāng)位置，在氣管路、水管路、儀表管路、注油管路等管路的作用下連接并形成整體[2]。在實(shí)際應(yīng)用過程中，該設(shè)備的運(yùn)行效率非常高，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成抽吸降壓的任務(wù)，因此得到了越來(lái)越多的認(rèn)可和關(guān)注。為確保天然氣井口增壓開采工藝能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用，要根據(jù)集氣站系統(tǒng)運(yùn)行壓力和單井產(chǎn)能等數(shù)據(jù)，對(duì)壓縮機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)整，確定其進(jìn)氣壓力為0.1～0.5 MPa、排氣壓力6.5MPa、最大處理氣量5.28×104m3/d。同時(shí)，對(duì)天然氣井口增壓開采工藝的具體流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，根據(jù)井口氣液分離的相關(guān)技術(shù)流程，將井口來(lái)氣通入分離器，在氣液分離的基礎(chǔ)上使之進(jìn)入壓縮機(jī)增壓并輸送至采氣管線，而分離出來(lái)的液體則需要按照排污處理流程進(jìn)行處理，完成整個(gè)天然氣井口增壓開采流程。

1.2 生產(chǎn)制度對(duì)比

天然氣井口增壓開采工藝的應(yīng)用效果受多方面因素的共同影響，除了技術(shù)參數(shù)和技術(shù)流程之外，生產(chǎn)制度也是不容忽視的影響因素之一，天然氣井口增壓開采工藝的工作制度包括連續(xù)增壓及間歇增壓，應(yīng)根據(jù)天然氣的具體產(chǎn)能等確定工作制度，從而確定天然氣井口增壓開采工藝的最佳工作制度。為保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確度，分別對(duì)A、B、C、D等4口氣井進(jìn)行單井井口增壓生產(chǎn)試驗(yàn)。（1）A井增壓情況。在正常生產(chǎn)條件下，其油套壓為4.21/6.32 MPa，日均產(chǎn)氣量0.8×104m3，基本不產(chǎn)水。在進(jìn)行增壓處理以后，其單井動(dòng)儲(chǔ)量采氣速度得到了明顯提升，連續(xù)增壓的應(yīng)用效果優(yōu)于間歇增壓的應(yīng)用效果。（2）B井增壓情況[3]。在正常開采的情況下，B井油套壓4.42/7.42 MPa，日均產(chǎn)氣量0.5×104m3，基本不產(chǎn)水。在進(jìn)行增壓處理后，井筒積液順利排出、井口附近含水飽和度提升，整體開采效果更加優(yōu)越。（3）D井增壓情況。根據(jù)天然氣井口增壓開采工藝評(píng)價(jià)的實(shí)際需求，確定C、D井采取連續(xù)增壓生產(chǎn)制度的方案，結(jié)合其實(shí)際生產(chǎn)情況，二者在增壓處理后，生產(chǎn)能力都得到提升，C井還實(shí)現(xiàn)了不間斷連續(xù)生產(chǎn)，這保證了天然氣氣井開采的有效性，具體開采參數(shù)見表1。

表1 C、D 井井口增壓生產(chǎn)前后數(shù)據(jù)

根據(jù)上述實(shí)踐情況來(lái)看，連續(xù)增壓生產(chǎn)制度和間歇增壓生產(chǎn)制度的應(yīng)用效果確有差異，連續(xù)增壓生產(chǎn)制度能夠更好地提升天然氣氣井開采效果和排液效果，而間歇增壓生產(chǎn)制度能夠有效提升天然氣氣井的穩(wěn)定開采時(shí)間，二者的優(yōu)勢(shì)截然不同，可分階段、分情況進(jìn)行選用。比如，在天然氣開采初期可以利用連續(xù)增壓生產(chǎn)制度，達(dá)到排空積液、降低近井地帶含水飽和度的目標(biāo)，而在生產(chǎn)進(jìn)入穩(wěn)定期以后，可以根據(jù)天然氣氣井生產(chǎn)的實(shí)際情況和壓力變化選用間歇增壓制度，從而保證天然氣氣井開采的整體效率。

1.3 設(shè)備性能評(píng)價(jià)

為更好地了解天然氣井口增壓開采工藝，還需要對(duì)增壓設(shè)備進(jìn)行性能分析，從實(shí)際開采情況來(lái)看，在持續(xù)15～20h的高壓比工作條件下，該天然氣井口增壓機(jī)組能夠妥善適應(yīng)夏季高溫及冬季低溫環(huán)境并保證穩(wěn)定運(yùn)行[4]。特別需要提到的，為了提升天然氣井口增壓開采效果，用安裝井口配套三相分離器的方式，解決了增壓初期排液量，降低了天然氣井口增壓開采的問題。

1.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

（1）從天然氣氣井開采試驗(yàn)的實(shí)際情況來(lái)看，合理應(yīng)用天然氣井口增壓開采工藝，確實(shí)能在一定程度上解決井口壓力問題，使天然氣井的單井產(chǎn)量得到提升，避免生產(chǎn)不穩(wěn)定等問題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，在充分分析氣井產(chǎn)能、臨界攜液流量等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)脑鰤荷a(chǎn)制度，從而確保天然氣井口增壓開采順利進(jìn)行。（2）在天然氣井口增壓開采過程中，高壓比、小型撬裝式壓縮機(jī)組有一定的應(yīng)用價(jià)值，具有運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)輸、安裝較為方便等一系列優(yōu)勢(shì)，能夠滿足不同天然氣開采增壓需求，這對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化我國(guó)天然氣氣井開采工作的綜合效益有一定的積極作用。

2 天然氣井口增壓開采工藝應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 科學(xué)選擇氣井區(qū)

為進(jìn)一步提升天然氣井口增壓開采工藝的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)結(jié)合油氣田的實(shí)際開采情況合理選擇氣井區(qū)，比如根據(jù)天然氣資源的儲(chǔ)量進(jìn)行選擇，就是行之有效的方法之一。這主要是因?yàn)椋S著開采時(shí)間的延長(zhǎng)，井下儲(chǔ)藏的天然氣資源越來(lái)越少，利用天然氣井口增壓開采工藝雖然能進(jìn)行開采，但是開采工作的性價(jià)比和綜合效益可能會(huì)大打折扣[5]。而在天然氣資源儲(chǔ)備比較多的情況下，天然氣井口增壓開采工藝的應(yīng)用成本不變，能開采出來(lái)的天然氣資源將會(huì)更多，這符合天然氣井口增壓開采工藝的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。因此在利用天然氣井口增壓開采工藝進(jìn)行開采之前，必須要根據(jù)該區(qū)域的天然氣資源儲(chǔ)量選擇氣井區(qū)。更重要的是，在天然氣資源儲(chǔ)備量比較大的情況下，開采天然氣的難度比較低，利用天然氣井口增壓開采工藝進(jìn)行處理，不容易出現(xiàn)成本增高、開采效率低下等問題，也不需要投入大量資源，這對(duì)于優(yōu)化天然氣井口增壓開采工藝的整體效益有一定的積極作用。因此在今后的發(fā)展中，應(yīng)結(jié)合天然氣井口增壓開采工藝實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)，在確定開采工藝方案之前，對(duì)待開采區(qū)域進(jìn)行資源的全面勘查和評(píng)估，保證氣井區(qū)選擇合理性。另外，還需要對(duì)不同氣井之間的距離進(jìn)行控制，在考慮天然氣資源與消費(fèi)市場(chǎng)間的有效距離、天然氣與其他配套設(shè)施相互連接的投入等因素的基礎(chǔ)上，確保氣井之間距離的科學(xué)性，提升天然氣井口增壓開采效益。

2.2 運(yùn)用合適的設(shè)備

天然氣井口增壓開采工藝是否能夠在實(shí)踐過程中發(fā)揮應(yīng)有的作用，還取決于增壓設(shè)備等是否合理。因此，應(yīng)結(jié)合開采具體需求選用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備。目前市面上常見的天然氣井口增壓開采設(shè)備具有種類多、成體系的特點(diǎn)，能夠滿足不同天然氣氣井開采需求，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體開采情況，在對(duì)油氣田的氣井區(qū)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)天然氣品質(zhì)、增壓氣量、井場(chǎng)等，對(duì)增壓設(shè)備進(jìn)行選擇[6]。換而言之，就是要首先確定氣井生產(chǎn)能力評(píng)估結(jié)果，并在此基礎(chǔ)上挑選合適的增壓設(shè)備，并使之成為保證氣井增壓后達(dá)到預(yù)期產(chǎn)量的有力保障。在正式選擇天然氣井口增壓設(shè)備之前，還需要明確天然氣的品質(zhì)，針對(duì)部分天然氣可能攜帶腐蝕性物質(zhì)的問題，對(duì)其中的腐蝕性物質(zhì)進(jìn)行研究，根據(jù)其類型、特性等，選擇合適的開采設(shè)備。同時(shí)，環(huán)境因素不同的情況下，天然氣井口增壓開采設(shè)備也會(huì)有所差異，比如在環(huán)境溫度不同時(shí)，天然氣井口增壓開采設(shè)備的運(yùn)行效果可能會(huì)發(fā)生一定的變化，需要根據(jù)溫度條件選擇增壓設(shè)備，使之能夠在復(fù)雜條件下穩(wěn)定運(yùn)行。更重要的是，要考慮到天然氣開采地點(diǎn)的特殊性，根據(jù)距離因素選擇適當(dāng)?shù)奶烊粴饩谠鰤洪_采設(shè)備，避免氣井位置不合理而導(dǎo)致的開采成本問題，如開采距離不合理，設(shè)備連接水源、電源等都十分困難，避免出現(xiàn)設(shè)備故障、損壞等問題，這顯然不符合天然氣井口增壓開采的要求，因此要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況評(píng)估氣井地理位置，并盡可能選擇對(duì)電源、水源依賴度較低的增壓設(shè)備，為提升天然氣井口增壓開采工藝應(yīng)用效果做出努力。

2.3 提高工況協(xié)調(diào)性

提升工況協(xié)調(diào)性也是十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容，其能夠讓天然氣井口增壓開采工藝發(fā)揮更大作用，提升天然氣開采的總采氣量[7]。考慮到天然氣井口增壓開采工藝的復(fù)雜性，應(yīng)充分考慮氣井的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)過程等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析，調(diào)整天然氣井口增壓開采方案，確保天然氣資源得到順利開采。除此之外，還需要考慮到天然氣氣井的產(chǎn)量變化情況，在分析天然氣開采各個(gè)步驟的基礎(chǔ)上，根據(jù)井內(nèi)和井口的壓力變化、輸氣時(shí)的積液情況等，對(duì)天然氣井口增壓開采方案進(jìn)行優(yōu)化。另外，還需要根據(jù)實(shí)際情況確保壓縮機(jī)組的工況協(xié)調(diào)性，使之與氣井生產(chǎn)環(huán)節(jié)相匹配，對(duì)壓縮機(jī)組的型號(hào)進(jìn)行選擇、對(duì)壓縮機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證天然氣井口增壓開采質(zhì)量。特別是要注意天然氣氣井是否存在水汽，在其含水率比較高、容易產(chǎn)生積水的情況下，需要提前增加備用壓縮機(jī)組，避免因積水問題影響到天然氣井口增壓開采效率。同時(shí)，要充分考慮到天然氣井口增壓開采條件的復(fù)雜性，對(duì)所有參與開采任務(wù)的工作人員進(jìn)行培訓(xùn)考核，將壓縮機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等納入培訓(xùn)內(nèi)容，提高對(duì)天然氣井口增壓開采工藝的認(rèn)識(shí)。最后，要充分考慮壓縮機(jī)工況和開采工作的關(guān)系，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際開采條件以及天然氣氣井現(xiàn)有資源儲(chǔ)量等，及時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)組的配置方案。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)取得了突破性成果，天然氣井口增壓開采工藝的出現(xiàn)，讓傳統(tǒng)開采模式下天然氣后期開采問題得到了解決。在今后的發(fā)展中，應(yīng)結(jié)合天然氣氣井開采難度大、攜液能力差等問題，加強(qiáng)對(duì)天然氣井口增壓開采工藝進(jìn)行分析和研究，尋求新的、行之有效的增壓開采技術(shù)方案。